PEMBAHASAN SOAL DASAR PERHITUNGAN KIMIA (STOIKIOMETRI)

Stoikiometri adalah bagian dari ilmu kimia yang membahas tentang perhitungan kimia, walaupun secara bahasa terdiri dari kata stoichio artinya unsur dan metric artinya mengukur, sehingga berarti pengukuran unsur. namun secara istilah boleh diartikan perhitungan kimia.

Dan pada postingan kali ini di berikan beberapa contoh soal yang kaitanya dengan dasar dasar perhitungan kimia, mulai dari menghitung massa molekul relative, Hukum – hukum dasar kimia, persamaan reaksi dan konsep mol.

Untuk lebih jelasnya mari kita simak uraian soal soal berikut ini beserta pembahasannya.

1.     Berilah nama senyawa-senyawa berikut dengan benar!

A.     PCl5                       F. HClO

B.     CCl4                       G. HCN

C.    KCl                         H. Mg(OH)2

D.    MgO                       I. CuSO4

E.     NH4NO3                 J. CH4

Penyelesaian :

A.     Fosfor pentaoksida                     F. Asam hipoklorit

B.     Karbon tetraklorida                      G. Asam sianida

C.    Kalium klorida                              H. Magnesium hidroksida

D.    Magnesium oksida                      I. Tembaga(II) sulfat

E.     Amonium nitrat                            J. Metana

 

2.     Setarakan reaksi-reaksi di bawah ini!

A.     Fe2O3 + CO → Fe + CO2

B.     NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O

C.    Pb (NO3)2 + NaCl → PbCl2 + NaNO3

Penyelesaian :

A.

aFe2O3 + bCO → cFe + dCO2

 

Jumlah atom

ruas kiri = ruas kanan

 

 

Fe 2a = c

C b = d (1)

O 3a+b = 2d (2)

 

Misalnya a = 1 maka :

 

2a = c

2 x 1 = c

c = 2

 

Persamaan (1) disubstitusi ke persamaan (2)

 

 

3a+b = 2d

(3x1) + b = 2b

3 + b = 2b

3 = 2b – b

3 = b

 

 

b = d

d = 3

 

Sehingga persamaan reaksinya menjadi

 

Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3 CO2 (setara)

 

 

B.

aNaOH + bH2SO4 → cNa2SO4 + dH2O

 

Jumlah atom

ruas kiri = ruas kanan

 

 

Na a = 2c

S b = c

H a+2b = 2d

O a+4b = 4c + d

 

Misalnya b = 1 maka :

b = c

c = 1

 

 

a = 2c

a = 2 x 1

a = 2

 

 

a+2b = 2d

2+(2x1) = 2d

2+2 = 2d

4 = 2d

d = 4 : 2

d = 2

 

Sehingga persamaan reaksinya menjadi

 

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O (setara)

 

C.

aPb (NO3)2 + bNaCl → cPbCl2 + dNaNO3

 

Jumlah atom

ruas kiri = ruas kanan

 

 

Pb a = c

Na b = d

N 2a = d

Cl b = 2c

O 6a = 3d

 

Misalnya a = 1 maka :

 

a = c

c = 1

2a = d

2x1 = d

d = 2

b = d

b = 2

6a = 3d

6 x 1 = 3 x 2

 

Sehingga persamaan reaksinya menjadi

 

Pb (NO3)2 + 2NaCl → PbCl2 + 2NaNO3 (setara)

 

3.     Superfosfat adalah pupuk yang mudah larut dalam air. Pupuk ini merupakan campuran antara Ca(H2PO4)2 dengan CaSO4 dengan perbandingan jumlah molekul 1 : 2. Pupuk ini dibuat melalui reaksi berikut:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

Jika 300 g Ca3(PO4)2 bereaksi sempurna dengan 189,7 g H2SO4, berapa massa pupuk superfosfat yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Ca3(PO4) + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

300 g             189,7 g

Berdasarkan hukum kekekalan massa, massa zat sebelum reaksi sama dengan massa zat sesudah reaksi. Jadi, massa pupuk superfosfat yang dihasilkan

= massa Ca3(PO4)2 + 2H2SO4

= 300 g + 189,7 g = 489,7 g

4.     Jika reaksi antara gas hidrogen dengan gas oksigen menghasilkan 18 gram uap air, berapakah massa H dan O dalam H2O? (massa atom relatif H = 1; O = 16).

Penyelesaian:

hidrogen + oksigen → air

H ?                    O ?

Dalam molekul H2O, massa atom H : massa atom O

                           = 2(1) : 16

                           = 1       : 8

Oleh karena itu, massa 1 molekul H2O = 1 + 8 = 9 satuan.

massa H =

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐴𝑡𝑜𝑚 𝐻

x massa senyawa H2O

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙 𝐻2𝑂

massa H =

1

x 18 gram = 2 gram

9

 

massa O =

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐴𝑡𝑜𝑚 O

x massa senyawa H2O

𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙 𝐻2𝑂

massa O =

8

x 18 gram = 16 gram

9

 

5.     Karbon bereaksi dengan oksigen membentuk senyawa A dan B dengan komposisi sebagai berikut:

Senyawa A : 2,41 g karbon dan 3,22 g oksigen

Senyawa B : 6,71 g karbon dan 17,9 g oksigen

Tentukan angka banding karbon yang paling sederhana yang bereaksi dengan oksigen dengan massa yang sama.

Penyelesaian:

 

Karbon

Oksigen

Karbon : Oksigen

 

Senyawa A

2,41

3,22

1

: 1,33

= 0,75 : 1

Senyawa B

6,71

17,9

 1

: 2,67

= 0,37 : 1

 

Jadi, perbandingan jumlah atom C dalam senyawa A dan senyawa B adalah 2 : 1.

6.     Salah satu komponen gas elpiji yang biasa digunakan dalam kegiatan rumah tangga adalah gas propana (C3H8). Pada suhu dan tekanan tertentu, gas propana terbakar sempurna dengan oksigen menurut reaksi berikut:

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g)

Bila reaksi ini memerlukan 3 L gas oksigen, berapa volume C3H8 yang bereaksi dan gas-gas lain yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Persamaan reaksi: C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g)

                                       ?              3 L

Perbandingan volume = perbandingan koefisien.

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝐶3𝐻8 / 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑂2 = 𝐾𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝐶3𝐻/ 𝐾𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑂2

Volume C3H8 = 𝐾𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝐶3𝐻8 / 𝐾𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑂2 x Volume O2 = 1 / 5 x 3L = 0,6 L

7.     Dua liter gas propana, C3H8 bereaksi dengan gas oksigen menghasilkan karbon dioksida dan uap air. Tentukan:

A. volum gas O2 yang diperlukan;

B. volum gas CO2 yang dihasilkan;

C. volum uap air yang dihasilkan.

Penyelesaian :

                                                   C3H8 (g) + 5 O2 (g) → 3CO2 (g) + 4 H2O(g)

                                                   C3H8 (g) : O2 (g)        :  CO2 (g)    : H2O(g)

Perbandingan koefisien =         1       :     5          :       3          : 4

Perbandingan volume =             1 L   :      5 L      :       3 L       : 4 L

                                                          2 L  :     10 L     :       6 L       : 8 L

Jadi :

A. volum gas O2 yang diperlukan adalah 10 L

B. volum gas CO2 yang dihasilkan adalah 6 L

C. volum uap air yang dihasilkan adalah 8 L

 

8.     Dua liter gas metana dibakar menurut reaksi

CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O(g).

Jika dalam 1 liter gas metana terdapat 100.000 molekul, tentukan jumlah molekul gas CO2 dan gas H2O yang dihasilkan!

Penyelesaian :

                                               CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O(g)

                                                 CH4 (g) : O2 (g)    :    CO2 (g) : H2O(g)

Perbandingan koefisien =    1            : 2              : 1               : 2

Perbandingan volume =       1 L         : 2 L          : 1 L        : 2 L

Perbandingan molekul =   100.000 : 200.000   : 100.000 : 200.000

Jadi jumlah molekul gas CO2 dan gas H2O yang dihasilkan adalah 100.000 molekul dan 200.000 molekul

 

9.  Gas nitrogen dan gas hidrogen dapat bereaksi membentuk gas amoniak (NH3) pada keadaan tekanan dan suhu yang sama. Jika 40 molekul gas nitrogen, berapa molekul gas hidrogen yang diperlukan dan berapa molekul gas NH3 yang dihasilkan?

Penyelesaian:

Reaksi :                                         N2 (g) + 3H2 (g) → 2 NH3 (g)

Perbandingan koefisien : 1       : 3    : 2

Perbandingan volum             : 1 vol       : 3 vol           : 2 vol

Perbandingan molekul : 40 molekul : 3/1𝑥40 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙∶ 2/1𝑥40 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑘𝑢𝑙

Gas H2 yang diperlukan : 3/1 x 40 molekul = 120 molekul

Gas NH3 yang terjadi : 2/1 x 40 molekul = 80 molekul

Jadi, gas H2 yang diperlukan adalah 120 molekul dan NH3 yang terjadi adalah 80 molekul.

 

10. Suatu sampel logam mengandung 5 mol emas murni (Au).

A. Apakah jenis partikel unsur emas?

B. Berapakah jumlah partikel dalam sampel tersebut?

Penyelesaian:

A. Emas adalah unsur logam, sehingga jenis partikelnya adalah atom emas.

B. Jumlah partikel dalam 5 mol emas murni adalah:

    X = n × 6,02 × 1023 partikel/mol

       = 5 mol × 6,02 × 1023 partikel/mol

       = 3,01 × 1024 atom emas

11. Hitunglah massa dari:

A. 5 mol besi (Ar Fe = 56)

B. 0,75 mol urea CO(NH2)2 (Ar C = 12, O = 16, N = 14, dan H = 1)

Penyelesaian:

A. massa besi = g = n × Ar Fe

                                = 5 mol × 56 mol/gram

                                = 80 gram

B. massa urea = g = n × Mr CO(NH2 )2

                                  = 0,75 mol × 60 mol/gram

                                = 45 gram

12. Hitunglah banyaknya mol dari:

a. 2,3 gram natrium (Ar Na = 23)

b. 45 gram C6H12O6 (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16)

Penyelesaian:

A. n = 𝑔Ar = 2,3 𝑔𝑟𝑎𝑚 / 23 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙=𝟎,𝟏 𝒎𝒐𝒍

B. Mr C6H12O6 = (6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x Ar O)

                           = (6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16)

                           = 72 + 12 + 96

                           = 180

       n = 𝑔 / Mr = 45 𝑔𝑟𝑎𝑚/180 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑜𝑙=𝟎, 25 𝒎𝒐𝒍

13. Tentukan volume dari 2 mol gas nitrogen jika diukur pada:

A. keadaan standar (STP)

B. keadaan kamar (RTP)

C. suhu 30 °C dan tekanan 1 atm

D. suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter

Penyelesaian:

A. Pada keadaan standar (STP)

V = n × 22,4 liter

   = 2 mol × 22,4 liter/mol

   = 44,8 liter

B. Pada keadaan kamar (RTP)

       V = 𝑛𝑅𝑇/𝑃 = 2 𝑚𝑜𝑙 𝑥 0,082 L.atmmol K 𝑥 298 𝐾/ 1 𝑎𝑡𝑚 = 48,8 liter

C. Pada suhu 30 °C dan tekanan 1 atm

       T = 273 + 30 = 303 K

       V = 𝑛𝑅𝑇/𝑃 = 2 𝑚𝑜𝑙 𝑥 0,082 L.atmmol K 𝑥 303 𝐾 / 1 𝑎𝑡𝑚 = 49,7 liter

D. Pada suhu dan tekanan yang sama di mana 0,5 mol gas oksigen mempunyai volume 15 liter

𝑉1/𝑉2= 𝑛1/𝑛2

𝑉𝑂2 / 𝑉𝑁2= 𝑛𝑂2 / 𝑛𝑁2

15 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 / 𝑉𝑁2= 0,5 𝑚𝑜𝑙 / 2 𝑚𝑜𝑙

𝑉𝑁2= 2 𝑚𝑜𝑙 / 0,5 𝑚𝑜𝑙 𝑥 15 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟

𝑉𝑁2=4 𝑥 15 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟

𝑉𝑁2=𝟔𝟎 𝒍𝒊𝒕𝒆𝒓

14. Suatu senyawa organik dengan Mr = 90 tersusun dari 40% karbon; 6,6% hidrogen; dan sisanya oksigen (Ar C=12; H = 1; O = 16). Tentukan rumus molekul senyawa tersebut!

Penyelesaian:

C = 40%; H= 6,6% ; O= 53,4%

   mol C : mol H : mol O

= 40/12 6,6/1 53,4/16

= 3,3 : 6,6 : 3,3

= 1 : 2 : 1

Rumus Empirisnya adalah : CH2O

RM = (RE)n

90 = (CH2O)n

90 = (Ar C + 2Ar H + Ar O)n

90 = (12 + (2x1) + 16)n

90 = (30)n

n = 90 / 30

n = 3

Jadi, Rumus Molekulnya adalah (CH2O)3 = C3H6O3

15. Vanila yang digunakan untuk memberi cita rasa makanan mempunyai komposisi: 63,2% C, 5,2% H, dan 31,6% O (Ar C = 12, H = 1, dan O = 16). Tentukan rumus empirisnya!

Penyelesaian :

Perbandingan % massa C, H dan O = 63,2% : 5,2% : 31,6%

Perbandingan jumlah unsur C, H dan O

       C        : H       : O

= 63,2/12 : 5,2/1 : 31,6/16

= 5,27 : 5,2 : 1,98

= 5,27/1,98 :5,2/1,98 1,98/1,98

Perbandingan unsur C, H dan O

= 2,66 : 2,66 : 1

= 8     : 8      : 3

Jadi, Rumus Empiris vanilla adalah C8H8O3

16. Berapakah massa C6H12O6 yang dibutuhkan untuk membuat 2 liter larutan C6H12O6 0,05 M (Ar C = 12, H = 1, O = 16)?

Penyelesaian :

 

n = M x V = 0,05 M x 2 liter = 0,1 mol

g = n x Mr C6H12O6

= 0,1 mol x [(6 x Ar C) + (12 x Ar H) + (6 x Ar O)]

= 0,1 mol x [(6 x 12) + (12 x 1) + (6 x 16)]

= 0,1 mol x 180

= 18 gram

"Pendidikan adalah kemampuan untuk mendengarkan hampir semua hal tanpa kehilangan kesabaran atau kepercayaan diri." - Robert Frost
Previous
Next Post »